1 前言
近十余年來,隨著我國500kV輸電線路的出現和發展,以SF6氣體作為絕緣介質和滅弧介質的SF6壓氣式斷路器得到了廣泛的應用,SF6斷路器的制造也得到快速發展。目前我國72.5kV及以上系統,SF6斷路器已經取代了少油和壓縮空氣斷路器。SF6斷路器之所以受到運行部門的歡迎,關鍵在于其優異的絕緣性能和開斷、關合性能,尤其是其少維護性更適合運行部門的需要。多年的運行實踐表明,SF6斷路器本體部分的少維護性或者免維護性確實大大超過了傳統的少油和空氣斷路器,但是操動機構部分的運行可靠性目前還很難令人滿意,甚至可以說距運行部門的要求還很遠。國內外的故障統計表明,壓氣式SF6斷路器操動機構的運行可靠性一直是影響斷路器整體可靠性的關鍵。如果說,由于少油斷路器本體的多維護性使得操動機構的重要性顯得還不太突出的話,那么SF6斷路器要達到預期的少維護或者免維護的指標,其操動機構的運行可靠性必須要得到根本的改進。因此,如何提高SF6斷路器操動機構的性能和質量,使其與本體相匹配而達到要求的少維護性已成為世界性的課題。
本文對我國電力系統1989~1997年間110、220、330kV和500kVSF6斷路器操動機構部分的故障進行了統計,分析了不同型式操動機構的特點,并介紹了SF6斷路器開斷原理的變化和發展過程,旨在引起SF6開關制造廠對操動機構的重視。改善和提高操動機構的運行可靠性已迫在眉睫!
2 1989~1997年全國電力系統110kV及以上SF6斷路器操動機構部分的故障情況
1989~1997年全國電力系統110、220、330kV和500kVSF6斷路器操動機構部分的故障統計見附表。應該說明,操動機構包括兩個部分:一是機構傳動部分,包括儲能系統和機構傳動系統;二是包括控制機械部分進行分合閘操作和機構正常運行的控制和輔助回路,如接線端子、接觸器、分合閘線圈、微動開關、密度繼電器、壓力表、安全閥等二次元件,簡稱二次部分。
上述的故障統計數據與國際大電網會議對1978~1991年投運的22個國家的66kV及以上壓氣式SF6斷路器進行的可靠性調查數據基本吻合。國際大電網會議對70708臺年斷路器故障的統計結果是:因操動機構故障(包括主要失效和次要失效)占全部故障的64.8%,其中操動機構機械故障占全部故障3769次的43.8%,二次部分故障占全部故障的21%。我國統計的數據是:因操動機構故障(事故和障礙)占全部故障的66.4%,其中機構故障(包括液壓和氣動機構滲漏)占全部故障的55%,二次部分故障只占全部故障的11.4%[1、2]。二者的主要差別是國產SF6斷路器的液壓機構滲漏油故障所占比重較大。比如:國際大電網會議統計的次要失效中,液壓機構的滲漏油大約占30%,而國產SF6斷路器液壓機構的滲漏油要占80%。因此,要提高SF6斷路器的運行可靠性,首先必須提高操動機構及其二次部分的運行可靠性,這是國內外制造廠家的共同目標,而對國產SF6斷路器,重點應是盡快解決液壓機構的滲漏問題。
3 改善和提高國產SF6斷路器液壓操動機構的運行可靠性是當務之急
根據1988~1995年全國電力系統500kVSF6斷路器的故障統計,因制造質量共引發37次故障,其中國產斷路器為20次,占54%,但國產設備的運行數量只占14%[3]。在對1989~1997年全國電力系統110kV及以上SF6斷路器的故障統計中,共發生操動機構故障304次,國產斷路器為249次,占82%,國產SF6斷路器的平均占有量至1997年底為66%。在統計的169次液壓機構滲漏故障中,國產設備為147次,占87%;在總共70次機械傳動部件故障中,國產設備為62次,占88.6%[4]。實際上,國產SF6斷路器的液壓操動機構在安裝調試中,或在運行過程中還發生過大量的滲漏油和部件損壞缺陷,但并未統計在故障中。上述一系列統計數據說明,國產SF6斷路器與進口產品的質量水平還有一定的差距,尤其是在操動機構的運行可靠性上仍有較大的差距。因此,解決國產SF6斷路器液壓操動機構的滲漏和傳動部件的質量問題是當務之急,因為它已經成為采用國產SF6斷路器的最大障礙。否則除了價格優勢外,將很難與進口設備進行市場競爭,對此希望國內的SF6斷路器生產廠要有清醒的認識。
國產SF6斷路器用液壓操動機構的滲漏問題始終困擾著運行部門,而長期以來制造部門雖有改進但并未很好地解決這一難題,其運行可靠性很難滿足SF6斷路器的要求。應該承認,生產壓力在30MPa左右的液壓機構,要保證其在使用中不發生高壓油或氮氣的滲漏是很難做到的。因此,目前世界上沒有不發生液壓機構滲漏的產品,因為可能導致滲漏的環節和因素實在太多。例如,在我國電力系統中運行的ABB公司的ELKSP和ELFSL、西門子公司的3AS5、MG公司的FA和DHB、阿爾斯通公司的FX32D和富士公司的BAK等產品的液壓機構均發生過滲漏故障。據華東電管局的統計,華東500kV電網中,西門子公司3AS5型斷路器的液壓機構發生滲漏缺陷占其故障總數的27%,ABB公司ELFSL7-4型液壓機構滲漏占其故障總數的40%,MG公司DHB型液壓機構滲漏占其故障總數的44%。這些數字說明,就是國際名牌大公司生產的液壓機構,其主要故障仍是滲漏,但是同國產液壓機構相比,無論是發生滲漏的幾率、頻率或程度則要低得多。
造成國產液壓機構頻繁發生滲漏和部件損壞的主要原因,除元器件的設計、材質、加工工藝和精度、密封件質量、清潔度和裝配質量等方面存在不同問題外,關鍵是工廠的全面質量管理和質量控制仍不夠嚴謹,質量意識還有待提高,尤其是對出廠產品質量的控制不夠嚴格。目前我國各制造廠對液壓機構的滲漏幾乎習以為常,往往是忙于堵漏和現場搶修,而不是很好地研究發生滲漏的原因和規律,采取措施防漏。改進和提高液壓機構的質量和運行可靠性是提高國產SF6斷路器質量水平和運行可靠性的關鍵。
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